大連化物所提出基于納升電噴霧質譜直接進樣的代謝組學分析新方法
【化工儀器網 項目成果】近日，中國科學院大連化學物理研究所生物分子高分辨分離分析及代謝組學研究組研究員許國旺團隊在納升電噴霧質譜直接進樣的代謝組學分析新方法研究中取得進展，基于納升電噴霧直接進樣的高分辨質譜(nanoESI DI-HRMS)，分別結合質譜信息非依賴采集(DIA)、拼接式質譜采集、毛細管微探針取樣等技術，實現了大規模人群樣本代謝組的高通量分析和20個哺乳動物細胞脂質組的高通量高靈敏檢測。
色譜-質譜聯用是目前代謝組學分析的主流方法，但是色譜分離速度限制了其在大規模樣本分析中的應用。直接進樣質譜(DI-MS)雖然通量高，但面臨著離子抑制效應導致代謝物檢測靈敏度降低、缺少色譜分離使得定性定量困難等挑戰。因此，亟需發展與DI-MS相配的高靈敏度質譜數據采集技術和數據分析技術。
為此，科研人員提出一種基于納升電噴霧直接進樣高分辨質譜的非靶向代謝組學分析策略：將一級精確質量、同位素分布模式、二級質譜相似度、母離子和子離子強度相關性等結合，使代謝物的定性準確率高于94%；定量方面采用一級母離子結合二級特征碎片離子的方式來實現。此方法穩定可靠，2-3分鐘可分析一個樣品，適合于大規模樣本的高通量代謝組學研究。
此外，傳統的細胞代謝組學分析方法通常需要數百萬個細胞，但許多稀有細胞如循環腫瘤細胞、原代腫瘤細胞、干細胞等，面臨著細胞數不足的問題。科研人員在上述工作基礎上，建立了基于毛細管微探針的細胞取樣、96孔板脂質在線提取、nanoESI DI-HRMS拼接式質譜數據采集的新方法，實現了3分鐘內從20個哺乳動物細胞中檢測19類脂質、500多種脂質代謝物。該平臺在生命科學和臨床醫學研究中具有應用潛力。
相關研究成果分別以Strategy for Nontargeted Metabolomics Annotation and Quantitation Using a High-resolution Spectral-Stitching Nanoelectrospray Direct-Infusion Mass Spectrometry with Data-Independent Acquisition和Lipid Profiling of 20 Mammalian Cells by Capillary Microsampling Combined with High-Resolution Spectral Stitching Nanoelectrospray Ionization Direct-Infusion Mass Spectrometry為題，發表在《分析化學》(Analytical Chemistry)上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的資助。
圖1.基于納升電噴霧直接進樣高分辨質譜的非靶向代謝組學分析策略
圖2.基于毛細管微探針的細胞取樣、96孔板脂質在線提取、nanoESI DI-HRMS拼接式質譜數據采集的新方法
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